三維空間書寫遙控裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三維空間書寫遙控裝置。為了克服現(xiàn)有紅外遙控激光筆、無線和藍牙鼠標等使用不方便，操作距離短等不足，本發(fā)明包括移動終端、固定終端、PC機，所述移動終端包括數(shù)據(jù)采集單元、發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元、無線發(fā)射單元，所述數(shù)據(jù)采集單元具有加速度傳感器、陀螺儀、按鍵，所述加速度傳感器、陀螺儀、按鍵分別與發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元連接，該發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元與無線發(fā)射單元連接，所述固定終端包括接收端數(shù)據(jù)處理單元、接受無線發(fā)射單元信息的無線接收單元，該無線接收單元與接收端數(shù)據(jù)處理單元連接，該接收端數(shù)據(jù)處理單元與PC機連接。本發(fā)明用于課堂教學、學術報告中，能夠使人離開計算機進行三維空間書寫、遙控指示，實用性很強。
【專利說明】三維空間書寫遙控裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于加速度傳感器和陀螺儀的空間書寫遙控裝置，具體為一種三維空間書寫遙控裝置。
【背景技術】
[0002]隨著多媒體的發(fā)展，在教學或各種學術講座中都廣泛應用多媒體技術，如PPT、FLASH等，應用多媒體技術可以增加授課內容的生動性。在學術活動中，專家、學者進行講解時，也廣泛使用多媒體。
[0003]目前在多媒體教學中主要使用紅外遙控激光筆、無線和藍牙鼠標、熒光筆等進行控制和輸入。
[0004]紅外遙控激光筆是一款適用于計算機及多媒體投影機上進行電子文件演示的電子產品，在歐美等發(fā)達國家的使用已經很普遍了，它在傳統(tǒng)激光教鞭只具有激光指示功能夕卜，增加了遙控文件翻頁的功能，只需簡單地按動激光筆上、下翻頁按鈕，就可以無線方式遙控計算機上、下翻頁，使得演示者可以不觸摸計算機就可以對電子文檔的自由翻頁和隨意演示。但是它的使用距離受限，且不能添加圖文、注釋等，并且激光對眼睛有很大傷害。
[0005]無線和藍牙鼠標在教學中也起到一定的作用，但其使用距離短，且要放在平面上進行操作。老師們在教學演示的過程中，往往需要坐在計算機旁邊，一邊操作計算機一邊進行講解，本來提供方便的多媒體演示設備，卻把老師們豐富的肢體語言給束縛了。
[0006]在PPT、FLASH等的演示過程中，也經常用到熒光筆，雖然它能在演示過程中添加注釋、圖文等操作，但其使用不方便，操作距離很短，且必須要用鼠標或鍵盤進行操作。
[0007]這幾種裝置和操作方式在教學或各種學術講座中都碰到這樣的尷尬，如改變投影幻燈片的內容而進行上下翻頁等操作，適當?shù)奶砑幼⑨尯蛨D文時，講解者不得不回到計算機旁邊通過鼠標或鍵盤來完成，這給講解者帶來極大的不便，也影響講解者的思路和講解效果，這對于教師給學生授課時顯得尤其凸顯。如何讓使用者在教學演示時徹底解放出來，真正實現(xiàn)“走到哪里，講到哪里，講到哪里，指到哪里”，讓使用者在教學、演示時可以隨意走動，最大限度發(fā)揮肢體語言的優(yōu)勢，讓教學、演講更生動，更完美，成了急需解決的一大難題。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明的目的就是針對上述不足，提供一種三維空間書寫遙控裝置，它能夠使使用者離開計算機進行三維空間書寫、遙控，在教學演示時可以隨意走動，隨意在空間操作添加圖文、注釋等，最大限度發(fā)揮肢體語言的優(yōu)勢，讓教學、演講更生動，更完美，使使用者在教學演示時徹底解放出來，不受空間限制，可在較遠距離范圍控制多媒體計算機實現(xiàn)幻燈片內容改變、寫字、繪圖、上下翻頁等操作，且操作簡便，體積小，功耗低，制造成本低，攜帶和使用方便，實用性很強。
[0009]為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是，該三維空間書寫遙控裝置，包括移動終端、固定終端、PC機，所述移動終端包括數(shù)據(jù)采集單元、發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元、無線發(fā)射單元，所述數(shù)據(jù)采集單元具有加速度傳感器、陀螺儀、按鍵，所述加速度傳感器、陀螺儀、按鍵分別與發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元連接，該發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元與無線發(fā)射單元連接，所述固定終端包括接收端數(shù)據(jù)處理單元、接受無線發(fā)射單元信息的無線接收單元，該無線接收單元與接收端數(shù)據(jù)處理單元連接，該接收端數(shù)據(jù)處理單元與PC機連接。
[0010]所述數(shù)據(jù)采集單元的加速度傳感器、陀螺儀、按鍵，以及發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元、無線發(fā)射單元集成在所述移動終端內部。
[0011]所述無線接收單元、接收端數(shù)據(jù)處理單元集成在所述固定終端內部。
[0012]本發(fā)明移動終端的按鍵、加速度傳感器和陀螺儀所采集的數(shù)據(jù)，通過無線發(fā)射單元發(fā)送給固定終端；固定終端接收來自移動終端的數(shù)據(jù)，利用微處理器將加速度傳感器采集的空間三軸的加速度值轉換為三軸的軌跡，將陀螺儀采集的數(shù)據(jù)轉換成角速度轉發(fā)給PC機，由PC機進行繪圖和操作，從而實現(xiàn)空間手寫輸入的功能。
[0013]本發(fā)明采用三軸加速度傳感器和陀螺儀檢測操作動作，將檢測到的加速度和角度數(shù)據(jù)通過積分運算，感知角度、速度、位移等參量。
[0014]本發(fā)明集成到移動終端中，感知操作者的手或其它器官移動的動作，根據(jù)傳感器采集的數(shù)據(jù)實現(xiàn)PC機上的輸入、繪圖和控制。
[0015]本發(fā)明基于三軸加速度傳感器和陀螺儀輸入設備，可以脫離二維平面，在三維空間控制PC機進行繪圖、書寫等；另外由于三軸加速度傳感器和陀螺儀體積微小、可批量生產、精度較高，可以基于它設計各種形狀和功能的輸入設備。
[0016]本發(fā)明不受空間限制，可在較遠距離范圍控制多媒體計算機實現(xiàn)幻燈片內容改變、寫字、繪圖、上下翻頁等操作，且操作簡便，體積小，成本低，功耗低，實用性很強。
[0017]本發(fā)明繼承了現(xiàn)有產品的所有優(yōu)點，能夠實現(xiàn)離開計算機在空間繪圖、注釋等功能，為了方便數(shù)據(jù)傳送和實現(xiàn)更廣的應用范圍，本發(fā)明采用無線通信模式，操作距離超過100 米。
[0018]本發(fā)明可廣泛應用于課堂教學和學術報告中，能夠使使用者離開計算機進行三維空間書寫、遙控，在教學演示時可以隨意走動，隨意在空間操作添加圖文、注釋等，最大限度發(fā)揮肢體語言的優(yōu)勢，讓教學、演講更生動，更完美，使使用者在教學演示時徹底解放出來，不受空間限制，可在較遠距離范圍控制多媒體計算機實現(xiàn)幻燈片內容改變、寫字、繪圖、上下翻頁等操作，且操作簡便，體積小，功耗低，制造成本低，攜帶和使用方便，實用性很強。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]該附圖是本發(fā)明示意圖。
[0020]圖中，1.移動終端，2.加速度傳感器，3.陀螺儀，4.按鍵，5.數(shù)據(jù)采集單元，6.發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元，7.無線發(fā)射單元，8.PC機，9.固定終端，10.接收端數(shù)據(jù)處理單元，
11.無線接收單元。
【具體實施方式】
[0021]如圖所示，本發(fā)明三維空間書寫遙控裝置，包括移動終端1、固定終端9、PC機8，移動終端I包括數(shù)據(jù)采集單元5、發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元6、無線發(fā)射單元7 (具有RF無線發(fā)射電路)，數(shù)據(jù)采集單元5具有加速度傳感器2 (分別輸出三組沿X、Y、Z軸方向的加速度數(shù)據(jù))、陀螺儀3(采用三軸陀螺儀，可以輸出空間旋轉的角速度數(shù)據(jù))、按鍵4，加速度傳感器
2、陀螺儀3、按鍵(4)分別與發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元6連接，發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元6與無線發(fā)射單元7連接，固定終端9包括接收端數(shù)據(jù)處理單元10、接受無線發(fā)射單元7信息的無線接收單元11 (該無線接收單元11具有RF接收電路，負責接收來自移動終端I的加速度和空間旋轉的角速度數(shù)據(jù))，無線接收單元11與接收端數(shù)據(jù)處理單元10連接，接收端數(shù)據(jù)處理單元10與PC機8連接。數(shù)據(jù)采集單元5的加速度傳感器2、陀螺儀3、按鍵4，以及發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元6、無線發(fā)射單元7集成在所述移動終端I內部。
[0022]無線接收單元11、接收端數(shù)據(jù)處理單元10集成在所述固定終端9內部。
[0023]為了濾除系統(tǒng)隨機誤差，本發(fā)明采用基于雙狀態(tài)預測的卡爾曼濾波器對加速度傳感器2輸出信號進行濾波處理。為了抑制外界環(huán)境因素導致的非線性誤差，本發(fā)明依據(jù)非線性特性，設計了基于加速度傳感器2的非線性特性曲線的加速度數(shù)值修正算法。通過利用加速度傳感器2的溫度補償、標定補償和非線性補償，減小該類非線性誤差。
[0024]使用時，手持移動終端1，移動終端I的按鍵4有四個:K1設置任意點作為參考點，K2設置顯示屏上的光標，K3為翻頁功能鍵，K4繪圖、注釋等功能鍵。無線接收單11接收來自無線發(fā)射單元7的數(shù)據(jù)并送入接收端數(shù)據(jù)處理單元10，由接收端數(shù)據(jù)處理單元10對其接收的數(shù)據(jù)進行處理，恢復手寫筆在空中寫的內容，并在PC機上顯示出來。其無線發(fā)射的最遠距離可超過100米。
[0025]接收端數(shù)據(jù)處理單元與PC機通過串口或USB 口進行連接，由PC機處理接收的數(shù)據(jù)并根據(jù)接收的指令數(shù)據(jù)調用相關控件，進行翻頁、繪圖等操作，從而實現(xiàn)無線輸入功能。
[0026]本發(fā)明采集的數(shù)據(jù)通過無線發(fā)射單元7發(fā)送給固定終端9 ;固定終端9接收來自移動終端I的數(shù)據(jù)，利用微處理器將加速度傳感器2采集的空間三軸的加速度值轉換為三軸的軌跡，將陀螺儀3采集的數(shù)據(jù)轉換成角速度轉發(fā)給PC機，PC機調用相關控件進行繪圖和操作，從而實現(xiàn)空間手寫輸入的功能。
【權利要求】
1.一種三維空間書寫遙控裝置，包括移動終端(I)、固定終端(9)、PC機(8)，其特征在于，所述移動終端(I)包括數(shù)據(jù)采集單元(5)、發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元(6)、無線發(fā)射單元(7)，所述數(shù)據(jù)采集單元(5)具有加速度傳感器(2)、陀螺儀(3)、按鍵(4)，所述加速度傳感器(2)、陀螺儀(3)、按鍵(4)分別與發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元(6)連接，該發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元(6)與無線發(fā)射單元(7)連接，所述固定終端(9)包括接收端數(shù)據(jù)處理單元(10)、接受無線發(fā)射單元(7)信息的無線接收單元(11)，該無線接收單元(11)與接收端數(shù)據(jù)處理單元(10)連接，該接收端數(shù)據(jù)處理單元(10)與PC機⑶連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的三維空間書寫遙控裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集單元(5)的加速度傳感器(2)、陀螺儀(3)、按鍵(4)，以及發(fā)射端數(shù)據(jù)處理單元(6)、無線發(fā)射單元(7)集成在所述移動終端(I)內部。
3.根據(jù)權利要求1所述的三維空間書寫遙控裝置，其特征在于，所述無線接收單元(11)、接收端數(shù)據(jù)處理單元(10)集成在所述固定終端(9)內部。
【文檔編號】G06F3/0346GK103677321SQ201210358101
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月21日 優(yōu)先權日:2012年9月21日
【發(fā)明者】宋慶恒, 王曉鵬, 黃利軍, 殷富有 申請人:懷化學院